[发明专利]一种制冷机用低温气体节流阀板

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷机，更具体的说，涉及一种用于G-M制冷机的低温气体节流阀板。

背景技术

随着航天技术、红外技术、原子能技术、超导技术等现代科学技术的迅速发展，由于与这些技术相关的许多科学仪器在低温条件下性能更好，运行速度更快，效率和灵敏度更高，因此与上述技术相关的低温技术中的一个重要分支——小型低温制冷机也随之蓬勃发展，其应用从国防、军事、宇航部门向交通、信息、医疗、电子等商业领域渗透。在许多场合，如气象卫星上的红外辐射计、医学领域中的核磁成像仪和低温医疗冷刀等，均需简便可靠的小型低温制冷机提供稳定的低温冷源。G-M制冷机是国际上唯一得到工业化大批量生产的低温制冷机，年产量超过3万台。随着高温超导磁体在电工技术方面日益广泛的应用，如高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导储能系统等，对工作在30K～40K、并可提供50W～100W制冷量的低温制冷机提出了迫切需求，而常规的单、双级G-M制冷机产品不能满足高温超导磁体的冷却要求。因此，开展大冷量高性能G-M制冷机的研究，满足国内外现代工业及科学研究的需要，具有特别重要的社会和经济效益，并已成为低温制冷机领域中的一个重要的研究方向。回热器是G-M制冷机的关键部件，通过回热器的传热量要比制冷机的冷量大几十倍，所以其换热效率，对制冷机的性能有决定性影响。因此，应尽可能提高回热器自身的回热能力及换热效率。通常的做法是增加低温下高比热容蓄冷材料的充填量和填充率，但在实际过程中，该因素受到气缸、回热器等结构尺寸的限制，因此，如何在上述结构尺寸和气体流量一定的条件下，减少低温回热器的热负荷，提高换热效率，从而提高双级G-M制冷机的整体性能，已成为制冷机发展过程中一个急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的技术问题，提出一种用于G-M制冷机低温回热器的气体节流阀板。对于双级G-M制冷机，一级冷头的温度通常在40K左右，即二级回热器的进气温度低于氦气体的最大转化温度45K。此时在低温回热器热端进口处加装该微孔节流孔板，可以对二级进气起到节流降温的作用，以减少低温回热器的热负荷，同时，加装该阀板能够改善回热器内的气流分布，提高气体与蓄冷材料间的热交换效率，减少流动阻力损失，起到气体分配器的作用，从而提高制冷机的整体性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种制冷机用低温气体节流阀板，安装于G-M制冷机低温回热器热端，该阀板采用小于50K低温下具有高比热容的材料制成，阀板的外径与低温回热器的内径之间采用过盈配合，阀板上开有若干个微孔，所述微孔的直径为0.2～0.6mm，阀板厚度为5～15mm。

所述阀板采用紫铜材料制成。

所述微孔在阀板上均匀分布。

所述微孔面积之和大于低温回热器总进气面积的30％，以保证节流的同时气体流量不会受到较大的影响。

与现有技术相比，本发明的最大优点是：

1.低温回热器热端进口处加装该节流阀板后，可以对二级进气进行节流降温预冷，以减少低温回热器的热负荷，同时，可起到整流的作用，改善回热器内的气流分布，减少气流阻力，提高换热效率。

2.该节流阀板结构简单，加工、安装和拆卸方便，无需更改气缸、回热器尺寸就可降低回热器的热负荷，提高换热性能。

附图说明

图1为本发明所公开的节流阀板一实施例的结构示意图；

图2(a)为回热器热端未加装节流阀板的结构示意图；

图2(b)为回热器热端加装节流阀板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

如图1中所示，本发明所提供的用于G-M制冷机低温回热器气体节流阀板结构。该阀板1采用紫铜等低温下(＜50K)具有高比热容的材料制成。阀板1上所开微孔2的直径范围为0.2～0.6mm，阀板1厚度范围为5～15mm，微孔2在阀板1上均匀分布，微孔2面积之和大于低温回热器总进气面积的30％。

图2(a)和图2(b)为低温回热器热端加装节流阀板前后的结构示意图。在传统结构中，低温回热器3内通常充填小粒径的铅丸或磁性蓄冷材料颗粒4，在入口处充填高目数的金属丝网5，以阻挡颗粒状蓄冷材料4外漏，其布置方式如图2(a)所示。通过在低温回热器3热端进口处加装气体节流阀板1后，如图2(b)所示，可以对二级进气起到节流降温预冷的作用，减少了低温回热器3的热负荷，同时，可以改善回热器内3的气流分布，提高气体与蓄冷材料4间的热交换效率，减少流动阻力损失，从而提高制冷机的整体性能。